JP2006135017A - Photoelectric converter and its manufacturing method - Google Patents

Photoelectric converter and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2006135017A
JP2006135017A JP2004320860A JP2004320860A JP2006135017A JP 2006135017 A JP2006135017 A JP 2006135017A JP 2004320860 A JP2004320860 A JP 2004320860A JP 2004320860 A JP2004320860 A JP 2004320860A JP 2006135017 A JP2006135017 A JP 2006135017A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor layer
photoelectric conversion
conversion device
back electrode
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004320860A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sunao Takahashi
直 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2004320860A priority Critical patent/JP2006135017A/en
Publication of JP2006135017A publication Critical patent/JP2006135017A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a photoelectric converter with sufficient yield even if film thickness of a semiconductor layer is very thin to be not more than 50 μm in the photoelectric converter, and to provide the photoelectric converter. <P>SOLUTION: The photoelectric converter is provided with the semiconductor layer, a surface electrode formed on the main face of the semiconductor layer, and a back electrode formed on a face confronted with the main face of the semiconductor layer. In the back electrode, a face on a side which is brought into contact with the semiconductor layer is larger than a contact face in the semiconductor layer. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光電変換装置およびその製造方法に関するものであり、より特定的には、太陽電池およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion device and a manufacturing method thereof, and more specifically to a solar cell and a manufacturing method thereof.

従来の技術として、図7に示すような光電変換装置が例えば下記特許文献1に開示されている。この従来技術にかかる光電変換装置は、図7において、太陽光を受光する半導体基板101主面上に表面電極102が形成され、その反対の主面上には裏面電極103が形成されている。ここで、図7において、(a)は、光電変換装置の平面図であり、(b)は、(a)と対向する面からみた平面図であり、(c)は当該光電変換装置の断面図である。   As a conventional technique, a photoelectric conversion device as shown in FIG. In the photoelectric conversion device according to this prior art, in FIG. 7, a front electrode 102 is formed on the main surface of a semiconductor substrate 101 that receives sunlight, and a back electrode 103 is formed on the opposite main surface. Here, in FIG. 7, (a) is a plan view of the photoelectric conversion device, (b) is a plan view seen from a surface facing (a), and (c) is a cross section of the photoelectric conversion device. FIG.

しかしながら、上記従来技術において、半導体基板101に、半導体層の層厚が50μm以下の極薄膜の単結晶半導体を形成している場合では、当該文献に記載の方法では製造が困難である。   However, in the above-described prior art, in the case where an ultra-thin single crystal semiconductor having a semiconductor layer thickness of 50 μm or less is formed on the semiconductor substrate 101, it is difficult to manufacture by the method described in this document.

具体的には、図7に示した従来の技術により製造された光電変換装置は、半導体基板101に対し、裏面電極103の面積が小さく、特に半導体基板101外周部にかからないように形成されている。   Specifically, the photoelectric conversion device manufactured by the conventional technique shown in FIG. 7 is formed so that the area of the back electrode 103 is small with respect to the semiconductor substrate 101 and in particular does not cover the outer periphery of the semiconductor substrate 101. .

これは、半導体基板101外周部より外側に裏面電極103が形成されると、裏面電極103は半導体基板側面に接触し短絡が発生する可能性があるためである。   This is because if the back electrode 103 is formed outside the outer periphery of the semiconductor substrate 101, the back electrode 103 may come into contact with the side surface of the semiconductor substrate and a short circuit may occur.

しかし、半導体層の厚さが50μm以下のような極薄膜の単結晶半導体を用いる場合には、半導体基板外周部まで裏面電極を形成しないと、極薄膜の単結晶半導体は機械的な強度が低く、多少の衝撃が加わっても割れや欠けが発生し、結果として歩留の低下を招いてしまう。   However, when an ultra-thin single crystal semiconductor with a semiconductor layer thickness of 50 μm or less is used, the mechanical strength of the ultra-thin single crystal semiconductor is low unless the back electrode is formed up to the outer periphery of the semiconductor substrate. Even if a slight impact is applied, cracks and chips are generated, resulting in a decrease in yield.

したがって従来の方法では、層厚が50μm以下のように極薄膜の単結晶半導体太陽電池の製造は困難であり、問題であった。
特開2004−140023号公報
Therefore, in the conventional method, it is difficult and difficult to produce a single crystal semiconductor solar cell having an extremely thin film thickness of 50 μm or less.
JP 2004-140023 A

本発明は、上記従来の技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、光電変換装置において、半導体層の膜厚が50μm以下という極薄膜であっても、光電変換装置を歩留良く製造できる方法および当該光電変換装置を提供するものである。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device that is a very thin film having a semiconductor layer thickness of 50 μm or less. It is an object of the present invention to provide a method that can be manufactured with high yield and the photoelectric conversion device.

本発明の1つの局面によれば、半導体層と、該半導体層の主面上に形成された表面電極と、該半導体層の主面と対向する面上に形成された裏面電極と、を備える光電変換装置であって、前記裏面電極において前記半導体層に接触している側の面は、前記半導体層における接触面より大きいことを特徴とする光電変換装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a semiconductor layer, a surface electrode formed on the main surface of the semiconductor layer, and a back electrode formed on a surface facing the main surface of the semiconductor layer are provided. A photoelectric conversion device is provided, wherein a surface of the back electrode in contact with the semiconductor layer is larger than a contact surface of the semiconductor layer.

好ましくは、前記半導体層は単結晶半導体よりなる。   Preferably, the semiconductor layer is made of a single crystal semiconductor.

好ましくは、前記半導体層の厚さは2〜50μmの範囲内である。   Preferably, the semiconductor layer has a thickness in the range of 2 to 50 μm.

好ましくは、前記裏面電極の厚さは1〜8μmの範囲内である。   Preferably, the thickness of the back electrode is in the range of 1-8 μm.

本発明の別の局面によれば、基板上に半導体層を積層する工程と、該半導体層をエッチングして該半導体層の主面上に表面電極を形成する工程と、前記基板を除去する工程と、前記半導体層において前記表面を形成した面と対向する面に裏面電極を形成する工程と、を含む光電変換装置の製造方法であって、前記裏面電極において前記半導体層に接触している側の面は、前記半導体層における接触面より大きいことを特徴とする光電変換装置の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a step of laminating a semiconductor layer on a substrate, a step of etching the semiconductor layer to form a surface electrode on the main surface of the semiconductor layer, and a step of removing the substrate And a step of forming a back electrode on a surface of the semiconductor layer that faces the surface on which the surface is formed, and a method of manufacturing a photoelectric conversion device that is in contact with the semiconductor layer in the back electrode The surface of is larger than the contact surface in the said semiconductor layer, The manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus characterized by the above-mentioned is provided.

好ましくは、前記基板を除去する工程の前でかつ前記表面電極を形成する工程の後に、前記半導体層をエッチングして前記基板上にメサを形成する工程と、前記半導体層、前記表面電極および前記メサを覆うように樹脂を形成する工程と、前記樹脂上に支持基板を形成する工程と、前記支持基板に対して前記基板方向に圧力を印加する工程とをさらに含む。   Preferably, before the step of removing the substrate and after the step of forming the surface electrode, etching the semiconductor layer to form a mesa on the substrate; the semiconductor layer, the surface electrode, and the The method further includes forming a resin so as to cover the mesa, forming a support substrate on the resin, and applying pressure to the support substrate in the substrate direction.

好ましくは、前記裏面電極を形成する工程の後、前記樹脂をエッチングして除去し、あわせて前記支持基板も除去する工程をさらに含む。   Preferably, after the step of forming the back electrode, the method further includes a step of removing the resin by etching, and also removing the support substrate.

好ましくは、前記半導体層は単結晶半導体よりなる。   Preferably, the semiconductor layer is made of a single crystal semiconductor.

好ましくは、前記半導体層の厚さは2〜50μmの範囲内である。   Preferably, the semiconductor layer has a thickness in the range of 2 to 50 μm.

好ましくは、前記裏面電極の厚さは1〜8μmの範囲内である。   Preferably, the thickness of the back electrode is in the range of 1-8 μm.

本発明によれば、半導体層の膜厚が極薄膜であっても、光電変換装置を歩留良く製造できる方法および当該光電変換装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if the film thickness of a semiconductor layer is a very thin film, the method and the said photoelectric conversion apparatus which can manufacture a photoelectric conversion apparatus with a sufficient yield are provided.

本発明の光電変換装置は、半導体層と、該半導体層の主面上に形成された表面電極と、該半導体層の主面と対向する面上に形成された裏面電極と、を備える光電変換装置であって、前記裏面電極において前記半導体層に接触している側の面は、前記半導体層における接触面より大きいことを特徴とする。   A photoelectric conversion device of the present invention includes a semiconductor layer, a front surface electrode formed on the main surface of the semiconductor layer, and a back electrode formed on a surface opposite to the main surface of the semiconductor layer. The device is characterized in that a surface of the back electrode in contact with the semiconductor layer is larger than a contact surface of the semiconductor layer.

また、本発明の光電変換装置の製造方法によれば、基板上に半導体層を積層する工程と、該半導体層をエッチングして該半導体層の主面上に表面電極を形成する工程と、前記基板を除去する工程と、前記半導体層において前記表面を形成した面と対向する面に裏面電極を形成する工程と、を含む光電変換装置の製造方法であって、前記裏面電極において前記半導体層に接触している側の面は、前記半導体層における接触面より大きいことを特徴とする。   According to the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention, a step of laminating a semiconductor layer on a substrate, a step of etching the semiconductor layer to form a surface electrode on the main surface of the semiconductor layer, A method of manufacturing a photoelectric conversion device, comprising: removing a substrate; and forming a back electrode on a surface of the semiconductor layer that faces the surface on which the surface is formed. The contact surface is larger than the contact surface in the semiconductor layer.

このように、裏面電極の接触側の面が半導体層の接触面より大きいことにより、光電変換装置の製造プロセスにおける半導体層の割れや欠けを防止することができ、製造の歩留まりを向上することができる。   As described above, since the contact-side surface of the back electrode is larger than the contact surface of the semiconductor layer, the semiconductor layer can be prevented from being cracked or chipped in the manufacturing process of the photoelectric conversion device, and the manufacturing yield can be improved. it can.

以下、本発明を、図を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の光電変換装置の概略図であって、(a)は、表面電極側からみた平面図であり、(b)は裏面電極側からみた平面図であり、(c)は、光電返還装置の断面図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a photoelectric conversion device of the present invention, in which (a) is a plan view seen from the front electrode side, (b) is a plan view seen from the back electrode side, and (c) is a plan view. It is sectional drawing of a photoelectric return apparatus.

図1に示すように、本発明の光電変換装置は、半導体層2の両主面に表面電極3および裏面電極4が形成されている。表面電極3は、図1(a)に示すように、櫛型の形状で半導体層2の主面に形成されており、裏面電極4は、図1(b)に示すように、半導体層2の接触面から外側を含めて半導体層2と接触している。   As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion device of the present invention has a surface electrode 3 and a back electrode 4 formed on both main surfaces of a semiconductor layer 2. The front surface electrode 3 is formed on the main surface of the semiconductor layer 2 in a comb shape as shown in FIG. 1A, and the back surface electrode 4 is formed in the semiconductor layer 2 as shown in FIG. The contact surface is in contact with the semiconductor layer 2 including the outside.

図1(b)および(c)からわかるように、本発明の光電変換装置は、裏面電極4において前記半導体層2に接触している側の面は、前記半導体層2における接触面より大きいことを特徴とする。これにより、半導体層を極めて薄くした場合であっても、製造プロセスにおいて割れや欠け等の欠陥を防止し、歩留まりを向上することができる。   As can be seen from FIGS. 1B and 1C, in the photoelectric conversion device of the present invention, the surface of the back electrode 4 that is in contact with the semiconductor layer 2 is larger than the contact surface of the semiconductor layer 2. It is characterized by. Thereby, even when the semiconductor layer is extremely thin, defects such as cracks and chips can be prevented in the manufacturing process, and the yield can be improved.

ここで、本発明において、半導体層における接触面とは、半導体層2の主面のうち裏面電極4と接触している側の面である。また、裏面電極において半導体層2に接触している側の面とは、裏面電極4が有する主面のうち半導体層2と接触している側の面をいう。すなわち、本発明においては、裏面電極4の、半導体層2と接触している側の面は、対応して接触している半導体層2の面よりも大きいことになる。   Here, in the present invention, the contact surface in the semiconductor layer is the surface of the main surface of the semiconductor layer 2 that is in contact with the back electrode 4. Further, the surface of the back electrode that is in contact with the semiconductor layer 2 refers to the surface of the main surface of the back electrode 4 that is in contact with the semiconductor layer 2. That is, in the present invention, the surface of the back electrode 4 on the side in contact with the semiconductor layer 2 is larger than the surface of the semiconductor layer 2 in contact therewith.

次に、本発明の光電変換の製造方法について、図2〜図6を用いて説明する。図2〜図6は、本発明の光電変換装置の製造工程のそれぞれを示す概略断面図である。まず、図2に示すように、半導体基板5上に半導体層2を積層し、当該半導体層2の主面に表面電極3を形成する。   Next, the manufacturing method of the photoelectric conversion of this invention is demonstrated using FIGS. 2-6 is schematic sectional drawing which shows each of the manufacturing process of the photoelectric conversion apparatus of this invention. First, as shown in FIG. 2, the semiconductor layer 2 is stacked on the semiconductor substrate 5, and the surface electrode 3 is formed on the main surface of the semiconductor layer 2.

本発明において、半導体基板としては、Si、Geなどの元素単体の半導体基板を用いることができ、また、GaAsなどの化合物半導体基板を用いてもよい。半導体基板は、好ましくは単結晶半導体基板である。単結晶とすることで、当該半導体基板上に容易に半導体層をエピタキシャル成長して積層することができるからである。   In the present invention, a semiconductor substrate of a simple element such as Si or Ge can be used as the semiconductor substrate, or a compound semiconductor substrate such as GaAs may be used. The semiconductor substrate is preferably a single crystal semiconductor substrate. This is because by using a single crystal, a semiconductor layer can be easily epitaxially grown on the semiconductor substrate.

半導体基板上には、pn接合を含む半導体層を形成する。必要に応じて、pn接合を含む多層膜からなる半導体層であってもよい。本発明において用いることができる半導体層の材料としては特に限定されず、用途に応じて公知のものを用いることができるが、一例を挙げると、Si、Ge、GaAs、InP、InGaP、InGaAsを用いることができる。また、当該半導体層は半導体基板を全てまたはその一部を除去するために歪の小さいエピタキシャル層が望ましい。   A semiconductor layer including a pn junction is formed on the semiconductor substrate. If necessary, it may be a semiconductor layer composed of a multilayer film including a pn junction. The material of the semiconductor layer that can be used in the present invention is not particularly limited, and a known material can be used depending on the application. For example, Si, Ge, GaAs, InP, InGaP, and InGaAs are used. be able to. Further, the semiconductor layer is preferably an epitaxial layer with a small strain in order to remove all or part of the semiconductor substrate.

本発明において、半導体層は上述のとおりエピタキシャル成長により積層することができるが、その方法としては、MBE法、MOCVD法、VPE法などを用いることができる。また、当該半導体層は光電変換装置として用いるためには2μm以上50μm以下の層厚が好ましい。2μm未満であると、光の吸収が不十分であるため、光電変換効率が劣化するおそれがあり、50μmを超えると、光電変換装置の重量が増すが光電変換効率は頭打ちになるため、重量あたりの光電変換効率が劣化するという問題がある。好ましくは、3μm以上10μm以下である。   In the present invention, the semiconductor layer can be deposited by epitaxial growth as described above, and as its method, MBE method, MOCVD method, VPE method or the like can be used. The semiconductor layer preferably has a layer thickness of 2 μm or more and 50 μm or less for use as a photoelectric conversion device. If the thickness is less than 2 μm, light absorption is insufficient, which may deteriorate the photoelectric conversion efficiency. If the thickness exceeds 50 μm, the weight of the photoelectric conversion device increases, but the photoelectric conversion efficiency reaches a peak, There is a problem that the photoelectric conversion efficiency is degraded. Preferably, they are 3 micrometers or more and 10 micrometers or less.

次に、半導体層の主面に表面電極を形成する工程について説明する。具体的には、半導体層上に例えば通常のフォトリソグラフィ法、蒸着法、リフトオフ法、シンター法により表面電極を形成する。また、その他の通常の電極形成法を用いることができる。本発明のいて、表面電極に用いることができる材料は特に限定されず当該分野で公知のものを用いることができるが、例えば、銀(Ag)からなる導電材料を一例として挙げることができる。   Next, the process of forming the surface electrode on the main surface of the semiconductor layer will be described. Specifically, a surface electrode is formed on the semiconductor layer by, for example, a normal photolithography method, a vapor deposition method, a lift-off method, or a sintering method. In addition, other ordinary electrode forming methods can be used. In the present invention, a material that can be used for the surface electrode is not particularly limited, and those known in the art can be used. For example, a conductive material made of silver (Ag) can be given as an example.

ここで、表面電極は、図1(a)および図2に示すように、櫛型形状にすることが好ましい。本発明においては、当該櫛型形状に限定されず、その他、光電変換装置として機能できる全ての電極形状を採用することができる。   Here, it is preferable that the surface electrode has a comb shape as shown in FIGS. In the present invention, the present invention is not limited to the comb shape, and any other electrode shape that can function as a photoelectric conversion device can be employed.

また、当該櫛型形状等の形成方法は、公知の方法を用いることができるが、具体的には、半導体層を所望する形状にマスクを介してエッチングし、当該エッチング部分に表面電極を形成する等の方法が挙げられる。   As a method for forming the comb shape or the like, a known method can be used. Specifically, the semiconductor layer is etched into a desired shape through a mask, and a surface electrode is formed in the etched portion. And the like.

次に、図3に示すように、フォトリソグラフィ法により、半導体層2および表面電極3上の所望する部分にマスク6を形成し、不要部を例えばエッチング工程によりエッチング除去することによって、メサ7を形成する。   Next, as shown in FIG. 3, a mask 6 is formed in a desired portion on the semiconductor layer 2 and the surface electrode 3 by photolithography, and unnecessary portions are removed by etching, for example, by an etching process. Form.

当該メサを形成する工程において、エッチングをする深さは、目的に応じて適宜選択することができる。たとえば、半導体層2の一部を光電変換装置に使用する場合、半導体層を形成する層のより下層の部分までエッチング除去するか、または少なくとも半導体基板の一部までエッチング除去するのが好ましい。また、半導体層2の全部を光電変換装置に使用する場合、半導体層2を全部エッチング除去するか、またはは少なくとも半導体基板5の一部までエッチング除去するのが好ましい。また、半導体層2の全層に加え半導体基板5の一部を含め光電変換装置に使用する場合、不要な半導体基板5の厚さまでエッチング除去するのが好ましい。   In the step of forming the mesa, the etching depth can be appropriately selected according to the purpose. For example, when a part of the semiconductor layer 2 is used for a photoelectric conversion device, it is preferable to etch away to a lower layer part of the layer forming the semiconductor layer, or to etch away at least part of the semiconductor substrate. Further, when the entire semiconductor layer 2 is used in a photoelectric conversion device, it is preferable that the entire semiconductor layer 2 is removed by etching, or at least a part of the semiconductor substrate 5 is removed by etching. Further, in the case where the semiconductor substrate 2 is used in a photoelectric conversion device including a part of the semiconductor substrate 5 in addition to the entire layer of the semiconductor layer 2, it is preferable to etch away to an unnecessary thickness of the semiconductor substrate 5.

当該メサ形成のためのエッチングは、ドライエッチング法またはウェットエッチング法でも構わないが、特定の層で実質上エッチングの進行が停止する選択エッチング法を用いるのが好ましい。また、表面電極を形成する工程を行う前に、メサを形成する工程を先に行っていてもよい。   The etching for forming the mesa may be a dry etching method or a wet etching method, but it is preferable to use a selective etching method that substantially stops the progress of etching in a specific layer. Moreover, before performing the process of forming a surface electrode, the process of forming a mesa may be performed previously.

次に、図4に示すように、メサ7、半導体層2および表面電極3を覆うようにして樹脂8を形成する。当該樹8の形成には、スピンコート法を用いて塗布することができる。また、当該樹脂8の材料としては、フェノール樹脂をイソプロピルアルコール、シクロヘキサンなどの有機溶剤に溶解させたものを用いることができる。   Next, as shown in FIG. 4, a resin 8 is formed so as to cover the mesa 7, the semiconductor layer 2, and the surface electrode 3. The tree 8 can be formed by spin coating. Moreover, as the material of the resin 8, a material obtained by dissolving a phenol resin in an organic solvent such as isopropyl alcohol or cyclohexane can be used.

次に、半導体基板5のエッチング後のプロセスを平易にするために、予め支持基板9を、樹脂8を解して半導体層2上に形成するのが好ましい。支持基板9は適当な硬度をもったものが好ましい。当該支持基板9は、上述のようにスピンコート法で表面電極3、半導体層2およびメサ7を被覆するように塗布して得た樹脂8を介して、支持基板9を接着させる。   Next, in order to simplify the process after etching of the semiconductor substrate 5, it is preferable to previously form the support substrate 9 on the semiconductor layer 2 by dissolving the resin 8. The support substrate 9 preferably has an appropriate hardness. As described above, the support substrate 9 is bonded to the support substrate 9 through the resin 8 obtained by coating the surface electrode 3, the semiconductor layer 2, and the mesa 7 by spin coating.

その後、図5に示すように、通常のエッチング工程により半導体基板5の一部または全部、あるいは、半導体層2の一部を含めエッチング除去する。   After that, as shown in FIG. 5, a part or all of the semiconductor substrate 5 or a part of the semiconductor layer 2 is removed by etching by a normal etching process.

次に、半導体基板5のエッチング後、図6に示すように、通常のマスキング法により、用途に応じて適宜不要部にマスク10を形成し、蒸着法などにより裏面電極4を形成する。当該裏面電極4の形成には、その他、当該分野で公知である通常の電極形成方法を用いることができる。   Next, after the etching of the semiconductor substrate 5, as shown in FIG. 6, a mask 10 is appropriately formed in an unnecessary portion according to the application by a normal masking method, and the back electrode 4 is formed by a vapor deposition method or the like. For the formation of the back electrode 4, other conventional electrode forming methods known in the art can be used.

当該裏面電極形成において、樹脂8がメサ7側面まで被覆されているので、メサ7側面に電極が形成されることがない。よって裏面電極4がメサ7側面部に接触することがなく、リーク電流などによる光電変換装置の特性を損なうことがない。   In the formation of the back electrode, since the resin 8 is covered up to the side surface of the mesa 7, no electrode is formed on the side surface of the mesa 7. Therefore, the back electrode 4 does not come into contact with the side surface of the mesa 7, and the characteristics of the photoelectric conversion device due to leakage current and the like are not impaired.

裏面電極4は例えば、銀(Ag)からなる導電材料からなる。また、裏面電極4は、全面電極である。その他、光電変換装置として機能できる全ての電極形状を採用することができる。ただし、半導体層2の接触面よりも大きくする必要がある。   The back electrode 4 is made of a conductive material made of, for example, silver (Ag). The back electrode 4 is a full surface electrode. In addition, all electrode shapes that can function as a photoelectric conversion device can be employed. However, it is necessary to make it larger than the contact surface of the semiconductor layer 2.

本発明において、裏面電極4の膜厚は1μm以上8μm以下であることが好ましい。裏面電極4を半導体層2の支持体として機能させるには1μm以上の膜厚が必要となるからである。裏面電極の膜厚が8μmを超えると半導体層2と裏面電極4の熱線膨張係数の差異により、半導体層2が湾曲するおそれがある。より好ましくは、2μm以上5μm以下である。   In the present invention, the thickness of the back electrode 4 is preferably 1 μm or more and 8 μm or less. This is because a film thickness of 1 μm or more is required for the back electrode 4 to function as a support for the semiconductor layer 2. If the film thickness of the back electrode exceeds 8 μm, the semiconductor layer 2 may be bent due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the semiconductor layer 2 and the back electrode 4. More preferably, they are 2 micrometers or more and 5 micrometers or less.

その後、樹脂8をエッチングして除去することにより、あわせて支持基板9も除去されることとなる。また、マスク10もエッチング等により除去する。このようにして、図1に示すような本発明の光電変換装置を製造することができる。   Thereafter, by removing the resin 8 by etching, the support substrate 9 is also removed. The mask 10 is also removed by etching or the like. In this way, the photoelectric conversion device of the present invention as shown in FIG. 1 can be manufactured.

また、本発明において、表面電極3上にさらに反射防止膜を形成する工程を備えてもよい。またさらに、外部に電気的接続を得るためのインターコネクタを接続する工程を備えてもよい。   In the present invention, a step of further forming an antireflection film on the surface electrode 3 may be provided. Furthermore, you may provide the process of connecting the interconnector for obtaining an electrical connection outside.

上述した本発明の光電変換装置の製造方法により、メサ側面部に裏面電極が接触することなく、少なくとも太陽光を受光する主面外周側面部より外側を含め裏面電極が形成された光電変換装置を作製することができる。   A photoelectric conversion device in which a back electrode is formed at least including the outer side of the outer peripheral side surface of the main surface that receives sunlight without the back electrode being in contact with the side surface of the mesa by the method for manufacturing a photoelectric conversion device of the present invention described above. Can be produced.

本発明の光電変換装置において、裏面電極は少なくとも太陽光を受光する主面外周側面部より外側を含め形成されているので、極薄膜の単結晶半導体が単独で存在する部分がなく、よって機械的強度が高くなり、衝撃などで当該半導体層に割れ・欠けが発生しない特徴を有し、光電変換装置の低コスト化、軽量化を達成することができる。   In the photoelectric conversion device of the present invention, since the back electrode is formed including at least the outer peripheral side surface portion that receives sunlight, there is no portion where the single crystal semiconductor of the ultrathin film exists alone, and thus mechanically The strength is increased and the semiconductor layer is not cracked or chipped by an impact or the like, so that the cost and weight of the photoelectric conversion device can be reduced.

実施例において、図1に示すような光電変換装置を作製した。まず、図2に示すように、Ge材料を用いた半導体基板5上に、有機金属気相積層(MOCVD)法により、多層半導体層2をエピタキシャル成長した。ここで、当該多層半導体層2は、膜厚1μmのp型GaAs層および膜厚3μmのn型GaAs層とした。光電変換装置を太陽電池として機能させる場合は、半導体層2が2μm以上の総膜厚であればよい。次いで、従来知られているフォトリソグラフィ法と蒸着工程法とリフトオフ法と熱処理を組み合わせて、銀(Ag)を主材料とする表面電極3を、多層半導体層2の主面上に形成した。   In Examples, a photoelectric conversion device as shown in FIG. 1 was produced. First, as shown in FIG. 2, the multilayer semiconductor layer 2 was epitaxially grown on the semiconductor substrate 5 using a Ge material by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method. Here, the multilayer semiconductor layer 2 is a p-type GaAs layer having a thickness of 1 μm and an n-type GaAs layer having a thickness of 3 μm. When making a photoelectric conversion apparatus function as a solar cell, the semiconductor layer 2 should just be a total film thickness of 2 micrometers or more. Next, a surface electrode 3 mainly composed of silver (Ag) was formed on the main surface of the multilayer semiconductor layer 2 by combining a conventionally known photolithography method, vapor deposition step method, lift-off method, and heat treatment.

次に、図3に示すように、多層半導体層2の主面上の必要な部分に、従来知られているフォトリソグラフィ工程によりエッチングマスク6を形成し、不必要な多層半導体層2を、ウェットエッチング法を用いてエッチング除去し、メサ7を形成した。エッチング液には、クエン酸と過酸化水素水の混合水溶液を用いた。   Next, as shown in FIG. 3, an etching mask 6 is formed in a necessary portion on the main surface of the multilayer semiconductor layer 2 by a conventionally known photolithography process, and the unnecessary multilayer semiconductor layer 2 is wetted. The mesa 7 was formed by etching away using an etching method. As the etching solution, a mixed aqueous solution of citric acid and hydrogen peroxide was used.

次に、図4に示すように、メサ7を形成した多層半導体層2上にイソプロピルアルコール、シクロヘキサンなどの有機溶剤に溶解したフェノール樹脂8をスピンコート法で表面電極3およびメサ7を被覆するように塗布し、オーブンで100℃で溶剤を軽く揮発させることにより、樹脂8を形成した。さらに樹脂8上にガラス製支持基板9を乗せ、140℃で加熱し、ガラス上から均一に圧力を加えることにより樹脂8を介して、多層半導体2を含むGe基板5とガラス製支持基板9を一体化させた。   Next, as shown in FIG. 4, the surface electrode 3 and the mesa 7 are coated on the multilayer semiconductor layer 2 on which the mesa 7 is formed by spin coating with a phenol resin 8 dissolved in an organic solvent such as isopropyl alcohol or cyclohexane. The resin 8 was formed by lightly volatilizing the solvent at 100 ° C. in an oven. Further, the glass support substrate 9 is placed on the resin 8 and heated at 140 ° C., and the Ge substrate 5 including the multilayer semiconductor 2 and the glass support substrate 9 are interposed via the resin 8 by applying pressure uniformly over the glass. Integrated.

次いで、図5に示すように、ガラス製支持基板9と一体化したGe基板5をフッ酸(HF)と過酸化水素水(H)の混合水溶液に浸漬させることにより、Ge基板5をエッチング除去した。 Next, as shown in FIG. 5, the Ge substrate 5 integrated with the glass support substrate 9 is immersed in a mixed aqueous solution of hydrofluoric acid (HF) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) to thereby form the Ge substrate 5. Was removed by etching.

次いで、図6に示すように、多層半導体層2主面と反対の面上の不必要な部分に、従来知られているマスキング工程によりマスク10を形成し、蒸着法により銀(Ag)を主材料とする裏面電極4を多層半導体層2の主面の反対面上に形成した。裏面電極4の膜厚は、裏面電極4を半導体層2の支持体として機能に必要な1μm以上の膜厚でかつ、半導体層2の湾曲が少ない8μm以下とした。   Next, as shown in FIG. 6, a mask 10 is formed in an unnecessary portion on the surface opposite to the main surface of the multilayer semiconductor layer 2 by a conventionally known masking process, and silver (Ag) is mainly formed by vapor deposition. A back electrode 4 as a material was formed on the opposite surface of the main surface of the multilayer semiconductor layer 2. The film thickness of the back electrode 4 was set to 8 μm or less, which is a film thickness of 1 μm or more necessary for the function using the back electrode 4 as a support for the semiconductor layer 2 and the curvature of the semiconductor layer 2 is small.

この時、メサ7の側面には樹脂8が存在するために裏面電極4はメサ側面に形成されることなく、太陽光を受光する主面外周側面部より外側を含め形成することが可能となる。またメサ形成で得られる面と基板エッチングで得られる面は一致させることが必要である。本実施例においては、クエン酸系のエッチング液はGaAs層のみをフッ酸系のエッチング液はGeのみを実質上エッチングすることが可能である。本実施例では、上記半導体材料とエッチング液の組み合わせで行ったが、実質上選択的にエッチングできるエッチング液と半導体材料の組み合わせを選択することにより他半導体材料、エッチング液を使用することも可能である。   At this time, since the resin 8 is present on the side surface of the mesa 7, the back electrode 4 is not formed on the side surface of the mesa and can be formed including the outer side of the outer peripheral side surface of the main surface that receives sunlight. . Further, the surface obtained by mesa formation and the surface obtained by substrate etching must be matched. In this embodiment, the citric acid-based etching solution can substantially etch only the GaAs layer, and the hydrofluoric acid-based etching solution can substantially etch only Ge. In this embodiment, the combination of the semiconductor material and the etchant is used. However, other semiconductor materials and etchants can be used by selecting a combination of the etchant and the semiconductor material that can be etched substantially selectively. is there.

その後、図示していないが、リフトオフ法によりマスク10およびマスク10上に蒸着された金属膜を除去する。その後、アセトンに浸漬することにより樹脂8を溶解させ、ガラス製支持基板9を除去し、従来知られている有機洗浄工程を経て、図1に示す光電変換装置が得られる。この光電変換装置は、例えば宇宙用太陽電池(人工衛星搭載用)に用いることができる。   Thereafter, although not shown, the mask 10 and the metal film deposited on the mask 10 are removed by a lift-off method. Thereafter, the resin 8 is dissolved by dipping in acetone, the glass support substrate 9 is removed, and the photoelectric conversion device shown in FIG. 1 is obtained through a conventionally known organic cleaning process. This photoelectric conversion device can be used for, for example, a space solar cell (for artificial satellite mounting).

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の光電変換装置の模式図である。It is a schematic diagram of the photoelectric conversion apparatus of this invention. 本発明の光電変換装置の製造プロセスの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of the photoelectric conversion apparatus of this invention. 本発明の光電変換装置の製造プロセスの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of the photoelectric conversion apparatus of this invention. 本発明の光電変換装置の製造プロセスの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of the photoelectric conversion apparatus of this invention. 本発明の光電変換装置の製造プロセスの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of the photoelectric conversion apparatus of this invention. 本発明の光電変換装置の製造プロセスの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of the photoelectric conversion apparatus of this invention. 従来の光電変換装置の模式図である。It is a schematic diagram of the conventional photoelectric conversion apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 光電変換装置、2,101 半導体層、3,102 表面電極、4,103 裏面電極、5 半導体基板、6,10 マスク、7 メサ、8 樹脂、9 支持基板。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoelectric conversion device, 2,101 Semiconductor layer, 3,102 Front electrode, 4,103 Back electrode, 5 Semiconductor substrate, 6,10 Mask, 7 mesa, 8 Resin, 9 Support substrate.

Claims (10)

半導体層と、該半導体層の主面上に形成された表面電極と、該半導体層の主面と対向する面上に形成された裏面電極と、を備える光電変換装置であって、
前記裏面電極において前記半導体層に接触している側の面は、前記半導体層における接触面より大きいことを特徴とする、光電変換装置。
A photoelectric conversion device comprising: a semiconductor layer; a surface electrode formed on a main surface of the semiconductor layer; and a back electrode formed on a surface facing the main surface of the semiconductor layer,
The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a surface of the back electrode in contact with the semiconductor layer is larger than a contact surface of the semiconductor layer.
前記半導体層は単結晶半導体よりなることを特徴とする、請求項1に記載の光電変換装置。   The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is made of a single crystal semiconductor. 前記半導体層の厚さは2〜50μmの範囲内であることを特徴とする、請求項1または2に記載の光電変換装置。   The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a thickness of the semiconductor layer is in a range of 2 to 50 μm. 前記裏面電極の厚さは1〜8μmの範囲内であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の光電変換装置。   The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein a thickness of the back electrode is in a range of 1 to 8 μm. 基板上に半導体層を積層する工程と、該半導体層をエッチングして該半導体層の主面上に表面電極を形成する工程と、前記基板を除去する工程と、前記半導体層において前記表面を形成した面と対向する面に裏面電極を形成する工程と、を含む光電変換装置の製造方法であって、前記裏面電極において前記半導体層に接触している側の面は、前記半導体層における接触面より大きいことを特徴とする、光電変換装置の製造方法。   Laminating a semiconductor layer on a substrate, etching the semiconductor layer to form a surface electrode on a main surface of the semiconductor layer, removing the substrate, and forming the surface in the semiconductor layer Forming a back electrode on a surface opposite to the processed surface, and a method of manufacturing a photoelectric conversion device, wherein a surface of the back electrode in contact with the semiconductor layer is a contact surface in the semiconductor layer A method of manufacturing a photoelectric conversion device, wherein the photoelectric conversion device is larger. 前記基板を除去する工程の前でかつ前記表面電極を形成する工程の後に、前記半導体層をエッチングして前記基板上にメサを形成する工程と、前記半導体層、前記表面電極および前記メサを覆うように樹脂を形成する工程と、前記樹脂上に支持基板を形成する工程と、前記支持基板に対して前記基板方向に圧力を印加する工程とをさらに含むことを特徴とする、請求項5に記載の光電変換装置の製造方法。   Before the step of removing the substrate and after the step of forming the surface electrode, etching the semiconductor layer to form a mesa on the substrate; covering the semiconductor layer, the surface electrode, and the mesa The method of claim 5, further comprising: forming a resin, forming a support substrate on the resin, and applying a pressure to the support substrate in the substrate direction. The manufacturing method of the photoelectric conversion apparatus of description. 前記裏面電極を形成する工程の後、前記樹脂をエッチングして除去し、あわせて前記支持基板も除去する工程をさらに含む、請求項6に記載の光電変換装置の製造方法。   The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 6, further comprising a step of etching and removing the resin after the step of forming the back electrode, and also removing the support substrate. 前記半導体層は単結晶半導体よりなることを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。   The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 5, wherein the semiconductor layer is made of a single crystal semiconductor. 前記半導体層の厚さは2〜50μmの範囲内であることを特徴とする、請求項5〜8のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。   The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 5, wherein a thickness of the semiconductor layer is in a range of 2 to 50 μm. 前記裏面電極の厚さは1〜8μmの範囲内であることを特徴とする、請求項5〜9のいずれかに記載の光電変換装置の製造方法。   10. The method for manufacturing a photoelectric conversion device according to claim 5, wherein a thickness of the back electrode is in a range of 1 to 8 μm.
JP2004320860A 2004-11-04 2004-11-04 Photoelectric converter and its manufacturing method Pending JP2006135017A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004320860A JP2006135017A (en) 2004-11-04 2004-11-04 Photoelectric converter and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004320860A JP2006135017A (en) 2004-11-04 2004-11-04 Photoelectric converter and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006135017A true JP2006135017A (en) 2006-05-25

Family

ID=36728305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004320860A Pending JP2006135017A (en) 2004-11-04 2004-11-04 Photoelectric converter and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006135017A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009043872A (en) * 2007-08-08 2009-02-26 Sharp Corp Solar cell module, and manufacturing method thereof
WO2011052465A1 (en) * 2009-10-28 2011-05-05 日立化成工業株式会社 Method for producing solar cell
WO2011052466A1 (en) * 2009-10-28 2011-05-05 日立化成工業株式会社 Solar cell

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009043872A (en) * 2007-08-08 2009-02-26 Sharp Corp Solar cell module, and manufacturing method thereof
WO2011052465A1 (en) * 2009-10-28 2011-05-05 日立化成工業株式会社 Method for producing solar cell
WO2011052466A1 (en) * 2009-10-28 2011-05-05 日立化成工業株式会社 Solar cell
CN102576751A (en) * 2009-10-28 2012-07-11 日立化成工业株式会社 Solar cell
JPWO2011052466A1 (en) * 2009-10-28 2013-03-21 日立化成株式会社 Solar cells
JPWO2011052465A1 (en) * 2009-10-28 2013-03-21 日立化成株式会社 Method for manufacturing solar battery cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6612906B2 (en) Solar cell
JP5277485B2 (en) Manufacturing method of solar cell
US20170309759A1 (en) Epitaxial silicon solar cells with moisture barrier
US20080314443A1 (en) Back-contact solar cell for high power-over-weight applications
KR19990036941A (en) Device manufacturing process
JP2005510885A (en) Manufacture of solar cells with back contacts
KR20130112877A (en) Method for producing a solar cell having a textured front face and corresponding solar cell
CN108269864B (en) Flexible solar cell and preparation method thereof
US8330036B1 (en) Method of fabrication and structure for multi-junction solar cell formed upon separable substrate
JP2006156646A (en) Solar cell manufacturing method
JP5294316B2 (en) Method for manufacturing solar cell element
KR20160047759A (en) Method of fabrication and structure for multi-junction solar cell formed upon separable substrate
JP2006135017A (en) Photoelectric converter and its manufacturing method
JP4632672B2 (en) Manufacturing method of solar cell
JP2006339499A (en) Method for manufacturing solar battery
TWI496308B (en) Thin film solar cell and manufacturing method thereof
CN113206171A (en) Flexible solar cell and manufacturing method thereof
JP2014103305A (en) Solar cell element and method of manufacturing the same
JP2013074276A (en) Manufacturing method of photoelectric conversion element
JP4762753B2 (en) Method for producing thin film single crystal compound solar cell
CN114447155B (en) Method for manufacturing gate electrode of flexible solar cell and semiconductor device
JP5452535B2 (en) Manufacturing method of solar cell
JP5275415B2 (en) Crystal solar cell and method for manufacturing crystal solar cell
TWI462308B (en) Semiconductor photovoltaic devices and methods of manufacturing the same
JP2013093531A (en) Manufacturing method of photoelectric conversion element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070302

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090910

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091006

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100223